Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Analisa Kecepatan Aliran Uap Pada Aplikasi Pemanfaatan Sampah Rumah Tangga Sebagai Media Pembakaran dalam Perencanaan Ketel Uap Ahmad Farid.
Hadi Wibowo.
Galuh Renggani W.
Jurusan Teknik Mesin.
Universitas Pancasakti Tegal.
Email: ahmadfaridmt@gmail.
Abstrak Sampah merupakan permasalahan yang menjadi pekerjaan rumah bagi kita semua yang perlu dilakukan solusi dan penanganan yang kongkrit, dimana kita ketahui limbah rumah tangga yang ada semakin hari kian bertambah baik di tempat pembuangan sementara (TPS) maupun pembuangan akhir (TPA) dan bila hal tersebut tidak dikelola atau dimanfaatkan dengan baik maka akan berdampak pada pencemaran Upaya atau solusi yang ditawarkan adalah dengan pemanfaatan sampah tersebut sebagai media pemabakaran pada ketel uap yang dapat diaplikasikan sebagai pemasakan bahan makanan atau sebagai pembangkit listrik skala mikro/rumah tangga.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen dimana melakukan ujicoba rancangan alat ketel uap berbahan bakar sampah rumah tangga dengan beberapa variable berupa volume air dalam tabung ketel dan sehingga diperoleh data untuk dianalisa dan diambil suatu kesimpulan.
Hasil pengujian yang dilakukan dengan variasi volume air diperoleh data bahwa variasi volume air dari 200ml, 300ml, 400ml dan 500ml pada ketel uap berkapasitas 600ml dihasilkan bahwa kecepatan aliran uap tertinggi pada volume 300ml sedangkan terendah pada volume 200ml.
Adapun volume 400 dan 500 cenderung mengalami penurunan karena debit keluar uap pada 400 dan 500 terlalu penuh berdasarkan kapasitas ruang ketel sehingga pengeluaran uap menjadi terhambat.
Sedangkan hasil pengujian yang lain yaitu diperoleh data bahwa volume mempengaruhi penambahan peningkatan rpm karena lamanya pengeluaran uap yang berdampak pada bertambahnya kecepatan aliran uap dan yang akhirnya dapat meningkatkan putaran poros turbin.
Kata Kunci: Aliran .
Debit.
Ketel uap.
Sampah.
Volume Pendahuluan Pengolahan sampah skala rumah tangga perlu dilakukan mengingat jumlahnya yang semakin meningkat sedangkan lokasi tempat penampungan sementara dan armada untuk pengangkut yang tidak seimbang menjadikan menumpuknya ditempat-tempat pembuangan sampah.
Berdasar demikian perlu adanya upaya pengolahan di skala rumah tangga untuk meminimalisir permasalahan tersebut.
Oleh karena itu upaya yang dilakukan dengan memanfaatkan sampah rumah tangga sebagai bahan bakar untuk memanaskan air dalam ketel uap untuk dapat menghasilkan uap yang dimanfaatkan sebagai penggerak turbin-generator sehingga menghasilkan Analisa kecepatan aliran uap dari boiler .
etel ua.
adalah untuk mengetahui laju uap pada suhu-suhu dan selang waktu tertentu.
Data ini dapat digunakan bersama massa uap yang dihasilkan, untuk mengitung energi kinetik uap.
Perhitungan daya uap yang dihasilkan ini, akan mempengaruhi besar atau kecilnya turbin yang kita rancang.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Landasan Teori .
Sistem Kerja Ketel Uap Ketel Uap/Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam.
Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses.
Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses.
Jika air didihkan sampai menjadi steam, tekananya akan meningkat dan menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga ketel uap/ boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
Sistem ketel uap/boiler terdiri dari:
Sistem air umpan Sistem air umpan menyediakan air awal untuk ketel uap/ boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam.
Berbagai peralatan disediakan untuk keperluan pengisian air kedalam ketel uap/boiler antara lain Pompa air,valve,pelampung otomatis,tangki penampung,deaerator, tangki softener, bak proses regenerasi, panel kontrol, manometer, termometer.
Sistem steam / uap Uap .
dalam pembicaraan selanjutnya dimaksudkan uap air yaitu uap yang timbul akibat perubahan fase air ( cair ) menjadi uap dengan cara pendidihan ( boiling ).
Untuk melakukan proses pendidihan diperlukan energi panas yang diperoleh dari sumber panas , misalnya dari pembakaran bahan bakar ( padat, cair, dan gas ) tenaga listrik dan gas panas sebagai sisa proses kimia serta tenaga Penguapan bisa saja terjadi disembarang tempat dan waktu pada tekanan normal , bila diatas permukaan zat cair tekanan turun dibawah tekanan mutlak.
Uap yang dihasilkan dengan cara demikian tidak mempunyai energi potensial,jadi tidak dapat digunakan sebagai sumber energi.
Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam ketel uap.
Steam dialirkan ke Steam header dan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.
Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan valve dan dipantau dengan alat pemantau tekanan (Manomete.
Sistem Bahan bakar Sistem bahan bakar adalah semua equipment atau peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar boiler.
Peralatan yang digunakan tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan boiler.
Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar cair yaitu solar.
Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen dimana melakukan ujicoba rancangan alat ketel uap berbahan bakar sampah rumah tangga dengan beberapa variable berupa volume air dalam tabung ketel dan sehingga diperoleh data untuk dianalisa dan diambil suatu kesimpulan.
Proses Persiapan Persiapan sebelum melakukan pembakaran air di dalam ketel uap adalah menyiapkan bahanbahan dan alat uji sebagai berikut:
Air yang akan dimasukkan ke dalam ketel dengan sebelumnya di ukur volume dan .
Menimbang atau mengukur berat bahan bakar sampah .
ayu, kertas, plastic dan daundauna.
yang digunakan dalam kilogram.
Menyiapkan alat uji dan alat-alat ukur seperti: thermometer, tachometer dan voltmeter.
Proses Pengujian:
Masukkan air yang telah diukur dalam ketel dan tutup dengan rapat.
Bahan bakar sampah yang kering dimasukkan kedalam ruang bakar.
Nyalakan bahan bakar dari sampah tersebut dengan menggunakan pematik api/korek.
dan ukur suhu ruang bakarnya dengan thermometer digital laser.
Lihat suhu air dan amati waktu mulai kerluarnya uap.
Mengamati uap air yang keluar dari ketel uap.
Ukur kecepatan poros turbin dengan tachometer.
Atur kekencangan karet puli bila tertalu kencang mempengaruhi transmisi putaran ke puli Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Bila lampu sudah mulai menyala ukur volt dan amper pada generator.
Gambar 3.
3 Proses Pengujian Ketel Uap Sampah Hasil Penelitian Dan Pembahasan Hasil Penelitian Dari hasil pengujian yang dilakukan diperoleh data sebagai berikut:
Table.
1 Hasil pengujian .
Rata2 .
7,25 .
( C) ( C) ( C) 72,75 ( C) ( C) 72,25 .
448,75 Dari data penelitian diatas kemudian dilakukan analisa perhitungan untuk mengetahui kecepatan aliran uap nya dengan mengunakan persamaan sebagai berikut:
ycO Perhitungan debit aliran : ycE = yc Dimana Q = debit aliran .
V= volume air t = waktu yangdiperlukan dari air menjadi uap t = t2-t1 Kemudian untuk mencari Kecepatan aliran menggunakan persamaan :
ycE = yc.
ya ycE Sehingga yc = dimana v = kecepatan aliran .
ya Q= debit aliran uap .
A = Luas Penampang pipa uap .
Sehingga diperoleh data .
ampel point .
ycO ycE= yc diketahui volume air = 200 ml = 0,0002 m3 dan t1 = 5 menit dan t2 = 1 menit, dimana t =t1 t2 =5 1 =6 mnt =360dtk 0,0002 Jadi Q = 360 = 0,56 m3/s ya 2 Sedangkan A=A ( 2 ) = 3,14.
= 7,07 m2 Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
0,56
Maka, yc = ya = 7,07 = 0,08 m/s Jadi laju uap pada ketel uap berbahan bakar sampah pada volume air 200ml adalah 0,08 m/s.
Adapun untuk hasil perhitungan lengkapnya dan untuk variable lainnya yaitu 300, 400 dan 500 ada dalam table berikut:
Table.
2 Hasil pengujian lanjutan.
Vair t= .
1 t.
0,0002 0,56 7,07 0,0003 0,63 7,07 0,0004 0,61 7,07 0,0005
0,60
7,07
Vair .
0,08 0,09 0,09 0,08 Pembahasan Hasil penelitian diatas kemudian dianalisa dengan menggunakan grafik sebagai berikut :
Laju Aliran Uap .
VARIASI VOLUME AIR KETEL VS KEC.
ALIRAN
UAP
0,09
0,09
0,09
0,08
0,08
0,08
0,08
0,08
0,07
0,07
Volume Air Dalam Ketel .
Gambar.
1 Pengaruh Variasi Volume Air terhadap Laju Aliran Uap Dari gambar grafik diatas dapat dianalisa bahwa variasi volume air dalam tabung dari 200,300, 400 dan 500 diperoleh data bahwa volume mempengaruhi laju aliran uap dimana diketahui laju aliran uap tertinggi pada volume 300ml sedangkan terendah pada volume Adapun volume 400 dan 500 cenderung mengalami penurunan karena debit keluar uap pada 400 dan 500 terlalu penuh berdasarkan kapasitas ruang ketel sehingga pengeluaran uap menjadi terhambat.
Eengineering Vol.
11 No.
ISSN : 2587-3859 (Prin.
ISSN : 2549-8614 (Onlin.
Kec.
Putaran Poros .
VARIASI VOLUM E AIR KETEL VS PUTARAN POROS Volume Air Dalam Ketel .
Gambar.
2 Pengaruh Variasi Volume Air terhadap Kecepatan Poros Turbin Dari gambar grafik diatas dapat dianalisa bahwa variasi volume air dalam tabung dari 200ml,300 ml, 400 ml dan 500 ml diperoleh data bahwa volume mempengaruhi penambahan peningkatan rpm karena lamanya pengeluaran uap yang berdampak pada bertambahnya laju uap dan yang akhirnya dapat meningkatkan putaran poros turbin.
Kesimpulan Dari hasil pengujian yang dilakukan pada aplikasi pemanfaatan sampah rumah tangga yang berupa kayu-kayu ranting pepohonan yang berada di sekitar perumahan, daun-daunan, kertas-kertas bekas dan lainnya dapat dijadikan menjadi bahan bakar untuk menghasilkan uap pada ketel uap .
yang diaplikasikan untuk penggerak turbin uap sebagai penghasil listrik skala pico.
Adapun hasil pengujian yang dilakukan dengan variasi volume air diperoleh kesimpulan sebagai berikut: .
Variasi volume air dari 200ml, 300ml, 400ml dan 500ml pada ketel uap kapasitas 600ml dihasilkan bahwa laju aliran uap tertinggi pada volume 300ml sedangkan terendah pada volume 200ml.
Adapun volume 400 dan 500 cenderung mengalami penurunan karena debit keluar uap pada 400 dan 500 terlalu penuh berdasarkan kapasitas ruang ketel sehingga pengeluaran uap menjadi Sedangkan variasi volume air dalam tabung dari 200ml, 300ml, 400ml dan 500ml diperoleh data bahwa volume mempengaruhi penambahan peningkatan rpm karena lamanya pengeluaran uap yang berdampak pada bertambahnya laju uap dan yang akhirnya dapat meningkatkan putaran poros turbin.
Daftar Pustaka